《光电测量技术》课程读书报告
光电经纬仪跟踪测量的基本定位技术
院（系）名称：电气工程及自动化学院
专业名称：自动化测试与控制系
学生学号：
学生姓名：
指导教师：
哈尔滨工业大学
2016年11月
目录
第1章绪论............................................................................................... 错误!未定义书签。
1.1课题背景及研究意义 (1)
1.2国内外光电经纬仪技术的研究现状 (1)
1.3光电经纬仪测速方法和应用现状 (3)
1.4报告主要研究内容及结构安排 (4)
1.5本章小结 (5)
第2章跟踪测量理论基础....................................................................... 错误!未定义书签。
2.1常用坐标系及坐标转换 (6)
2.1.1地心坐标系 (6)
2.1.2跑道坐标系 (7)
2.1.3测量坐标系 (7)
2.1.4辅助坐标系 (8)
2.2直角坐标系之间的转换 (8)
2.3目标空间定位方法 (9)
2.3.1单站定位 (9)
2.3.2双站交会定位 (10)
2.3.3纯测距信息定位 (11)
2.4本章小结 (12)
第3章光电跟踪测量............................................................................... 错误!未定义书签。
3.1激光测距仪 (13)
3.2单站双站综合测量 (14)
3.3本章小结 (15)
参考文献..................................................................................................... 错误!未定义书签。
第1章绪论
1.1 课题背景及研究意义
现代化靶场上的武器控制系统、激光通讯设备或者是天文观测仪器中，为了迅速地发现并精确地跟踪目标，都需要安装光电捕获跟踪与瞄准装置。光电经纬仪作为既能记录目标的运动姿态，又能实现对目标高精度空间测量的靶场光电跟踪测量设备，具有测量精度高、事后可复现、直观性强等优点，因此，在靶场跟踪测量领域得到了广泛的应用[1]。
为了精确地跟踪运动目标，一旦确定运动目标之后，需要将目标的运动轨迹以及运动状态记录下来。而运动目标的外弹道测量数据主要包括两方面的内容：第一，运动姿态；第二，弹道数据：如目标在各跟踪测量时刻的空间位置坐标、速度、距离、航迹倾角、航迹偏角等等[2]。得到目标在当前时刻的速度，对于分析目标的空间运动特性、几何特性、物理特性以及后续跟踪测量时刻对目标的识别、运动过程的模拟仿真、航迹测量等具有非常重要的意义[3]。
在靶场试验中，光电经纬仪对运动目标进行跟踪测量时，只能测得目标在各跟踪时刻的方位角和俯仰角，不能直接输出目标的速度测量值。因此，本文主要针对光电经纬仪不能直接测得跟踪目标的速度值这一问题，开展了光电测量仪器的测速误差分析及提高精度方法这一研究。
利用光电经纬仪输出的方位角和俯仰角的角度值，以及加装激光距仪输出的目标距光电经纬仪的距离，采用相应的数学算法获取目标的速度、加速度与测量时间的函数关系，据此外推目标在下一时刻的空间位置坐标、速度和加速度等运动参数[4]。将目标的速度参数反馈给光电经纬仪自身的伺服控制系统，作为目标继续跟踪捕获的参考。这在光电跟踪测量领域中，对提高光电经纬仪的跟踪测量精度具有非常重要的现实意义，也是今后该领域研究的目标和方向。
1.2 国内外光电经纬仪技术的研究现状
光电经纬仪作为现代化靶场最基本的光电测量仪器，被广泛应用于航空航天以及武器试验等军事科研领域。
从60年代初期开始，国内的一些研究所和高校开始自己研制靶场试验专用光电经
纬仪。其中，最具有代表性的研制单位是长春光机所和成都光电所，这两个研究所研制的靶场专用大型光电经纬仪代表了国内光电经纬仪技术的最高水平[5]。
图1.1 光电经纬仪
60年代中期，长春光机所就己经研制了第一台光学电影经纬仪。60年代末，第二台光学电影经纬仪成功问世，这台经纬仪安装了光学轴角编码器，并且可以实时地对外输出测量角度值。在70年代生产的经纬仪，己经采用激光测距仪实现激光测距的功能，并且安装有电视实时记录目标序列图像[6]。80年代中期的第四代光学电影经纬仪，己经采用集成电路、微处理机等技术，可以实现变焦距捕获电视、红外、程序引导等多种跟踪手段，并且具有跟踪精度高、测量距离远等优点。如今，在崭新的21世纪，长春光机所所生产的全新光电经纬仪不仅安装了全波段传感器，而且具有大口径、测量精度高、作用距离远的优点，能够全天候的工作，并且具有一定的对抗功能，在靶场光电跟踪测量领域，光电经纬仪己经成为了必不可少的试验工具。
国外的导弹试验靶场配备的光电经纬仪不仅数量多、测量精度高，而且更新换代速度非常快。图1.2是美国的靶场光电经纬仪正在对发射的导弹进行跟踪测量试验的图片。
图1.2 国外的光电测量系统
早在1791年，英国的威廉·康格里夫就在英格兰伍尔威奇兵工厂用小型望远镜跟踪了射程高达4570m的“康格里夫”火箭。而真正开创了光学测量界先河的是美国的戈达德夫人，她在1926年，用锡尼柯达摄影机对罗伯特H-戈达德博士的液体火箭研制过程做了摄影记录[7]。1937年，德国的冯布劳恩用阿斯卡尼亚经纬仪加装16mm的摄影机，用于320公里试验射程的V-2火箭轨迹的拍摄。在1940年，第一台电影经纬仪(KTH-41)正式装备德国的佩内明德试验靶场。至20世纪70年代初，美国的太平洋导弹靶场就己经装备了23台电影经纬仪，而大西洋导弹靶场仅次于太平洋导弹靶场。1993年，美国的Boeing Duluth公司研制出了高性能光电测量系统，它具有反应速度快、体积小、质量轻等特点。国外光电经纬仪的型号主要有KTH-500，RA-SUM，EOTS，GEODSS，K-400，RADOT，KINETO，MAST等[8]。
在现代化靶场上，光电经纬仪的工作状态主要有两种：固定站形式和活动站形式。而活动站的工作状态又分为两种：一种是把光电经纬仪安装在车载平台上；一种是把光电经纬仪直接安装到轮船的甲板上。国内靶场的光电经纬仪大都采用固定地基式的工作方式，这种安装方式虽然机动性能差，但钢筋混凝土结构的地基可以使光电经纬仪平稳地工作，且带动误差小。因此，光电经纬仪在跟踪测量过程中产生的测量误差也比较小。本文主要的研究对象是新型具有激光距功能的固定站式大型光电经纬仪。
1.3 光电经纬仪测速方法和应用现状
在靶场上，光电经纬仪对目标进行跟踪测量时，跟踪精度与响应速度是其实现精密跟踪的关键，而获取目标的运动特性是跟踪系统的主要技术要求。其中，目标的运动特
光电跟踪仪伺服控制系统原理及发展现状 2012年 6 月
目录 摘要 (1) 第1章引言 (2) 第2章光电跟踪仪伺服控制系统的基本原理 (3) 2.1计算机控制单元 (3) 2.2环路控制单元 (3) 第3章光电跟踪仪伺服控制系统的关键技术 (5) 3.1瞄准线稳定技术 (5) 3.2复合控制技术 (5) 3.3等效复合控制与预测滤波技术 (6) 3.4共轴跟踪技术 (6) 3.5复合轴控制技术 (7) 3.6其它高精度控制技术 (8) 第4章光电跟踪仪伺服控制系统的国内外发展现状及趋势 (9) 4.1国内外发展现状 (9) 4.2发展趋势 (9)
摘要 光电跟踪仪中的伺服控制系统是光电跟踪设备的重要组成部分，其跟踪精度是衡量光电跟踪设备的主要指标，实现高精度跟踪控制，成为许多高精度光电跟踪设备必须解决的难题之一。因此要获得高精度的光电跟踪仪，必须深入了解其伺服控制系统。 本文从光电跟踪仪伺服控制系统的基本原理、关键技术及其国内外发展现状与发展趋势三方面对其进行了介绍，为伺服控制系统的设计及研究提供了参考。 关键词：光电跟踪，伺服控制系统，跟踪精度
第1章引言 光电跟踪伺服控制系统是一个包括光电探测、信号处理、控制系统及精密机械等几部分组成的复杂设备。它的主要功能是根据光电传感器送来的目标位置偏差信号的大小及方向控制伺服电机驱动跟踪轴，减小偏差，实现对目标的光电闭环自动跟踪，其具有实时性、精度高的特点，在靶场测量、武器控制、航空等各种军用与民用领域有着广泛的应用。 随着现代技术的发展、目标机动性能的增强，对光电跟踪仪的伺服控制系统要求越来越高，要求其响应更快、稳定和跟踪精度更高。某些系统甚至要求跟踪精度达到1μrad。多年来，国内外的科技工作者在提高光电跟踪仪伺服控制系统跟踪精度方面进行了深入的伺服控制策略方面的研究。 为此，深入了解光电跟踪仪伺服控制系统的工作原理、关键技术的应用与研究及国内外发展现状，对于探讨进一步提高其性能指标的方法具有重要的意义。
《光电测量技术》课程读书 报告 院（ 系 ） 名 称 ： 电气工程及自动化学院 专业名 称 ： 自动化测试与控制系 学生学 号： 学生姓 名： 指导教 师 ： 哈尔滨工业大学 2016年11月
第1 章绪论. ............................................. 错误! 未定义书签。 1.1 课题背景及研究意义 0 1.2 国内外光电经纬仪技术的研究现状 0 1.3 光电经纬仪测速方法和应用现状 (2) 1.4 报告主要研究内容及结构安排 (2) 1.5 本章小结 (3) 第2 章跟踪测量理论基础. ..................................... 错误! 未定义书签。 2.1 常用坐标系及坐标转换 (4) 2.1.1 地心坐标系 (4) 2.1.2 跑道坐标系 (4) 2.1.3 测量坐标系 (5) 2.1.4 辅助坐标系 (5) 2.2 直角坐标系之间的转换 (5) 2.3 目标空间定位方法 (6)
2.3.1 单站定位 (6) 2.3.2 双站交会定位 (7) 2.3.3 纯测距信息定位 (7) 2.4 本章小结 (7) 第3 章光电跟踪测量. ...................................... 错误! 未定义书签。 3.1 激光测距仪 (9) 3.2 单站双站综合测量 (9) 3.3 本章小结 (10) 参考文献. ................................................ 错误!未定义书签。
第1 章绪论 1.1 课题背景及研究意义 现代化靶场上的武器控制系统、激光通讯设备或者是天文观测仪器中，为了迅速地发现并精确地跟踪目标，都需要安装光电捕获跟踪与瞄准装置。光电经纬仪作为既能记录目标的运动姿态，又能实现对目标高精度空间测量的靶场光电跟踪测量设备，具有测量精度高、事后可复现、直观性强等优点，因此，在靶场跟踪测量领域得到了广泛的应用[1]。 为了精确地跟踪运动目标，一旦确定运动目标之后，需要将目标的运动轨迹以及运动状态记录下来。而运动目标的外弹道测量数据主要包括两方面的内容：第一，运动姿态；第二，弹道数据：如目标在各跟踪测量时刻的空间位置坐标、速度、距离、航迹倾角、航迹偏角等等[2]。得到目标在当前时刻的速度，对于分析目标的空间运动特性、几何特性、物理特性以及后续跟踪测量时刻对目标的识别、运动过程的模拟仿真、航迹测量等具有非常重要的意义[3]。 在靶场试验中，光电经纬仪对运动目标进行跟踪测量时，只能测得目标在各跟踪时刻的方位角和俯仰角，不能直接输出目标的速度测量值。因此，本文主要针对光电经纬仪不能直接测得跟踪目标的速度值这一问题，开展了光电测量仪器的测速误差分析及提高精度方法这一研究。 利用光电经纬仪输出的方位角和俯仰角的角度值，以及加装激光距仪输出的目标距光电经纬仪的距离，采用相应的数学算法获取目标的速度、加速度与测量时间的函数关系，据此外推目标在下一时刻的空间位置坐标、速度和加速度等运动参数[4]。将目标的速度参数反馈给光电经纬仪自身的伺服控制系统，作为目标继续跟踪捕获的参考。这在光电跟踪测量领域中，对提高光电经纬仪的跟踪测量精度具有非常重要的现实意义，也是今后该领域研究的目标和方向。 1.2 国内外光电经纬仪技术的研究现状 光电经纬仪作为现代化靶场最基本的光电测量仪器，被广泛应用于航空航天以及武 器试验等军事科研领域。 从60 年代初期开始，国内的一些研究所和高校开始自己研制靶场试验专用光电经纬仪。其中，最具有代表性的研制单位是长春光机所和成都光电所，这两个研究所研制的靶场专用大型光
光电跟踪测量系统多传感器融合跟踪设计与实现 【摘要】本文从多传感器结构设计、融合跟踪算法两方面，进行了光电跟踪测量系统多传感器融合跟踪的设计与实现方法研究。设计了一套集可见光测量、红外测量和激光测量为一体的光电跟踪测量系统，实现了适应不同环境背景下的单站定位测量功能。 【关键词】光电跟踪测量系统；传感器；融合跟踪 The Design and Realization of multiple sensors Fusion Tracking for the photoelectrical theodolite （Troops 91351，Qiao Tie-ying，Yang Hai-qing） Abstract：Though design the multiple sensor frame and fusion tracking arithmetic，This paper designed and realization of multiple sensors fusion tracking for the photoelectrical theodolite.A photoelectrical theodolite is designed which is be maked up of the visible light measurement，the infrared measurement and the laser measurement，the single station location measurement function is realized for the different environmental contexts. Key words：photoelectrical theodolite；sensor；Fusion Tracking 1.引言 目前，光电测量技术得到了极大的发展，其中可见光测量技术、红外测量技术和激光测距技术日益成熟，多种型号多种功能的光电跟踪测量系统在不同的军用民用领域得到了广泛应用。如果在一套光电测量系统中，做到取长补短，综合可见光、红外光等多种测量技术融合跟踪，并形成单站定位能力，将大大提高光电跟踪测量系统的功能，在各种应用领域发挥更大作用。 2.多传感器结构设计 2.1 传感器的特点与功能 为实现近、远程目标的捕获跟踪和单站定位能力，选择测量电视系统、变焦距捕获电视系统、中波红外测量系统、长波红外测量系统和激光测距系统，集成安装在同一套光电跟踪测量系统上。 测量电视焦距较长，主要完成对目标的高精度测量，兼顾对目标的捕获和跟踪；变焦距捕获电视焦距变化范围大，可实现对近距离目标的捕获、跟踪，采用广播级的3CCD彩色相机，图像具有良好的质量；中波红外系统主要实现低能见度时对目标的捕获、跟踪和测量；长波红外系统可在夜间实现对目标的捕获、跟踪和测量，同时也可分辨目标的轮廓；激光测距系统实现对目标距离的测定，实现光电跟踪测量系统单站定位的功能。 2.2 总体布局与结构 光电跟踪测量系统中的经纬仪配备的传感器较多，总体布局与设计的原则是最大限度的集中于主视轴周围，以减少各传感器间轴系误差对总测角精度的影响。图中测量电视系统位于中心主视轴，捕获电视和激光测距系统在测量电视上方，中波红外系统和长波红外系统位于测量电视下方。结构如图所示。 2.3 垂直轴系结构设计 2.3.1 功能和组成 由于垂直轴系形成跟踪架的方位轴线，实现方位角测量、跟踪驱动、角速度反馈功能，所以，垂直轴系精度将直接影响水平轴系和跟踪架精度，对经纬仪总
经纬仪测量计算方式 象限角与方位角换算关系 直线方向由象限角求 方位角由方位角求 象限角 直线方向由象限角求 方位角 由方位角求 象限角 1：象限（北东）a=R R=a 象限（南西） a=180°+R R=a—180° 2：象限（南东）a=180°—R R=180°—a 象限（北西） a=360°－R R=360°－a 坐标增量符号表 坐标方位角/(°) 所在象限 坐标增量的正负号 △x.cosa △y.sina 0°～90° 1 ＋＋ 90°～180° 2 －＋ 180°～270° 3 －－ 270°～360° 4 ＋－ 计算夹角是左、右盘的前视减去后视两数相加在除以二就等于这个夹角。 计算分五个步骤： 1：角度闭合差的计算 2：坐标方位角推算
由已知方位角加上所测夹角在减去180°等于下一个方位角，如果不够减就加上180°就等于下一个方位角。 3：坐标增量计算 △X的增量=co sa（方位角）×平距。在计算时要主意方位角的象限在增量表那一象限，已象限确定增量正负符号。△y的增量=sin a（方位角）×平距。在计算时要主意方位角的象限在增量表那一象限，已象限确定增量正负符号。 4:由上一个X、Y坐标加或者减去坐标增量就等于这一个坐标。 高程计算 1：在井下测量点布置在顶板上时h=sina一i+v 就是这站到那站的高差等于斜距乘以sin乘以竖直角减去仪器高加上标占高。 2：在井下测量点布置在底板上时h=sina+i－v 就是这站到那站的高差等于斜距乘以sin乘以竖直角加上仪器高减去标占高。 3、角度输入，23d11分按Enter左边的上两点下一点键，秒先按shift在按Enter左边的上两点下一点键。
《光电测量技术》课程读书报告 光电经纬仪跟踪测量的基本定位技术 院（系）名称：电气工程及自动化学院 专业名称：自动化测试与控制系 学生学号： 学生姓名： 指导教师： 哈尔滨工业大学 2016年11月
光电经纬仪跟踪测量的基本定位技术 目录 第1章绪论............................................................................................ 错误！未定义书签。 1.1课题背景及研究意义 (1) 1.2国内外光电经纬仪技术的研究现状 (1) 1.3光电经纬仪测速方法和应用现状 (3) 1.4报告主要研究内容及结构安排 (4) 1.5本章小结 (5) 第2章跟踪测量理论基础.................................................................... 错误！未定义书签。 2.1常用坐标系及坐标转换 (6) 2.1.1地心坐标系 (6) 2.1.2跑道坐标系 (7) 2.1.3测量坐标系 (7) 2.1.4辅助坐标系 (8) 2.2直角坐标系之间的转换 (8) 2.3目标空间定位方法 (9) 2.3.1单站定位 (9) 2.3.2双站交会定位 (10) 2.3.3纯测距信息定位 (11) 2.4本章小结 (11) 第3章光电跟踪测量............................................................................ 错误！未定义书签。 3.1激光测距仪 (12) 3.2单站双站综合测量 (13) 3.3本章小结 (14) 参考文献.................................................................................................. 错误！未定义书签。
“夜通航”船用光电取证跟踪系统解决方案 我国的海域辽阔，海上执法部门有海监、海事、渔政、海关、公安边防海警部队等执法力量，呈现出多头管理、职能交叉的特点。其中，海监部门的主要职能是对国家管辖海域（包括海岸带）实施巡航监视，查处侵犯海洋权益、违法使用海域、损害海洋环境与资源、破坏海上设施、扰乱海上秩序等违法违规行为，并依照有关法律和规定，根据委托或授权进行其他海上执法工作；海事部门主要负责国家水上安全监督和防止船舶污染、船舶及海上设施检验、海上安全救生等工作；渔政部门的任务是渔业保护和渔业执法；海关部门的职责以缉私；公安边防海警部队的主要任务是维护中国管辖海域的治安秩序。 然而海上执法是—项复杂的工作，夜晚、雾霾天气执法时能见度不良，不仅给船舶航行安全带来很大影响，调查、取证难度大且十分费时。雷达画面显示不够直观，不能直接对周边环境进行判断，或寒潮天气，受风浪影响，船只摇晃，普通监控设备难以在恶劣环境中对重点目标进行跟踪和抓拍取证。因为画面抖动，拉近后目标可能会丢失；夜间使用普通摄像机无法远距离监控，海上执法对产品要求很是严格，需要做到不管白天，晚上，雾天，都要能及时发现目标, 看清对方船名船号以及对方情况。系统要求简单、易于操作。 广州恒威电子科技有限公司成立于2005年，是国家级高新技术企业，专业研发、生产、销售“夜通航”船用光电跟踪取证系统、船用夜视仪、船用微光摄像机、船用雾航仪、船用视频监控系统、船舶防碰撞系统、水上水下搜救系统、海水养殖、海域远程监控系统、智慧边海防监控系统、红外热成像等特种安防产品。积累了陀螺稳定、自动跟踪、AI算法等技术开发，以及船舶、岸基、海基光电系统集成经验，在全国海洋执法船用光电跟踪取证系统领域有一定的影响力。 “夜通航”船用光电跟踪取证系统包括一个带陀螺稳定功能的指向器，以及驾驶室内的显控、录像设备。指向器安装在船上视野开阔的位置。指向器集红外热像仪、激光红外照明器、AI算法、跟踪模块、超低照度摄像机及高性能转台于一体，内置的非制冷氧化钒焦平面红外热像仪，即使在黑夜或雾天航行也能提供清晰的红外热图像。并且内置低照度摄像机，在光线较暗时也能提供高清晰的彩色图像，光线不足时可通过激光红外照明器以及红外热像仪对水面的目标进行搜索、监控。
电子经纬仪操作步骤经纬仪是测量工作中的主要测角仪器，由照准部、度盘、基座等部分组成。经纬仪根据度盘刻度和读数方式的不同，分为游标经纬仪，光学经纬仪和电子经纬仪。目前我国较为普遍使用的是电子经纬仪，游标经纬仪和光学经纬仪已逐渐淘汰。 下图为经纬仪各部件组成名称： 经纬仪的安置： 1 、架设仪器： 三脚架调成等长并使架头高度与观测者身高适宜，打开三脚架，使架头大致水平，将经纬仪固定在三脚架上，拧紧连接螺旋，置于测站点之上。 2 、对中： 对中就是使仪器的中心与测站点位于同一铅垂线上。用双手各提一条架脚前后、左右摆动，同时使架头大致保持水平状态，眼观对中标志（激光或十字丝交点）与测站点重合，同时使架头大致保持水平状态，放稳并踩实架脚。 3 、整平： 整平的目的是使仪器竖轴铅垂，水平度盘水平。根据水平角的定义，是两条方向线的夹角在水平面上的投影，水平度盘一定要水平。 （1）粗平：伸缩脚架腿，使圆水准气泡居中。同时检查对中标志是否偏离地面测站点。如果偏离了，旋松三角架上的连接螺旋，平移仪器基座使对中标志精确对准测站点的中心，拧紧连接螺旋并使圆水准气泡居中。
（2）精平：旋转照准部，使其水准管与基座上的任意两只脚螺旋的连线方向平行（图a）。双手同时相向转动两只脚螺旋，使水准管气泡居中；然后将照准部旋转90°(图b),旋转第三只脚螺旋，使气泡居中；如此反复进行，直到水准管在任何方向，气泡均居中为止。 4 、瞄准与读数: 首先将望远镜对向明亮的背景或天空，旋转目镜使十字丝变清晰；然后旋转照准部和望远镜，通过望远镜上的粗瞄准器大概瞄准目标，并将照准部和望远镜制动螺旋制紧；再旋转照准部和望远镜的微动螺旋照准目标，注意检查并消除视差。最后进行读数。 5、水平角测量 在建筑工程施工中，经纬仪主要用于水平角测量，下面只简单介绍一下经纬仪测量水平角的基本步骤： 如图所示： （1）安置经纬仪置于o点，精确调平仪器，使经纬仪处于水平角度测量模式，照准第一个目标A，制动。 （2）按置零键，设置A方向的水平度盘读数为0°00′00"。 （3）顺时针旋转望远镜，照准第二个目标B，制动。此时显示的水平度盘读数即为两方向间的水平夹角β。 竖直角的测量与水平角的测量方法一致，数值也同时显示，若要测量竖直角按上述方法操作，同时读取竖直角即可。 全站仪操作步骤
HEOS-300型船载光电跟踪取证系统
HEOS-300型船载光电跟踪取证设备 产品介绍 中船重工第七一七研究所 武汉华之洋光电系统有限责任公司 二〇一三年一月
HEOS-300型船载光电跟踪取证设备 1产品概述及主要技术特点 HEOS-300型船载光电跟踪取证设备是进行海上搜索跟踪、执法取证的重要设备。具有全天候、速度快、覆盖面广、视距范围大、图像稳定清晰的特点。设备主要提供执法调查所需的最直接和直观的证据，即照片和录像资料，它包括了时间，地理位置，范围和事件过程等内容。调查人员通过已经掌握的证据材料，有针对性地调查相关的船舶、人员和部门，进一步取得有价值的证据，从而确认嫌疑船舶的违法行为成立，以达到惩罚犯罪分子，进行公正执法的目的。 HEOS-300型船载光电跟踪取证设备安装在舰船的顶甲板上，在白天通过彩色CCD电视摄像系统，在夜间通过高性能制冷型红外热成像系统发现、识别和确认目标，对海洋环境、海洋资源和海空目标等进行监视、跟踪和记录取证，达到维护海洋权益，保护海洋环境和资源的目的，并作为海洋执法监察调查取证的依据。该系统可以根据用户的要求，灵活选配多种规格的光学镜头、CCD摄像机、制冷型红外热像仪和红外镜头，HEOS-300采用了计算机自动控制技术、图像信息处理技术、图像稳定技术、自动跟踪等现代高科技，产品主要技术特点： ●采用高端图像传感器和处理模块，提高产品性能； ●采用标准化、模块化设计技术，扩展性好，维修方便； ●采用“三防”、密封设计技术，利于海上恶劣环境长期使用； ●采用先进的图像处理技术、目标跟踪技术，图像稳定清晰； ●采用了先进的陀螺伺服稳定技术，有效隔离船摇； ●采用彩色、黑白和红外热成像系统，即使在完全漆黑的夜晚，也能发 现和识别目标； ●提供RS-485、以太网和多路标准视频接口； ●中国船级社（CCS）认证。 HEOS-300型船载光电跟踪取证设备于2006年获得中国船级社型式认可，装船产品均提供CCS产品证书。HEOS系列船载光电取证设备已
第六讲角度测量 第一节水平角测量原理 一、水平角的概念 相交于一点的两方向线在水平面上的垂直投影所形成的夹角，称为水平角。水平角一般用β表示，角值范围为0?～360?。
如图3-1所示，A 、O 、B 是地面上任意三个点，OA 和OB 两条方向线所夹的水平角，即为OA 和OB 垂直投影在水平面H 上的投影O 1A 1和O 1B 1所构成的夹角β。 二、水平角测角原理 如图3-1所示，可在O 点的上方任意高度处，水平安置一个带有刻度的圆盘，并使圆盘中心在过O 点的铅垂线上；通过OA 和OB 各作一铅垂面，设这两个铅垂面在刻度盘上截取的读数分别为a 和b ，则水平角β的角值为： a b -=β （3-1） 用于测量水平角的仪器，必须具备一个能置于水平位置水平度盘，且水平度盘的中心位于水平角顶点的铅垂线上。仪器上的望远镜不仅可以在水平面内转动，而且还能在竖直面内转动。经纬仪就是根据上述基本要求设计制造的测角仪器。 第二节 光学经纬仪的构造 O 图3-1 水平角测量原理
光学经纬仪按测角精度，分为DJ07、DJ1、DJ2、DJ6和DJ15等不同级别。其中“DJ”分别为“大地测量”和“经纬仪”的汉字拼音第一个字母，下标数字07、1、2、6、15表示仪器的精度等级，即“一测回方向观测中误差的秒数”。 一、DJ6型光学经纬仪的构造 DJ6型光学经纬仪主要由照准部、水平度盘和基座三部分组成。 1．照准部 照准部是指经纬仪水平度盘之上，能绕其旋转轴旋转部分的总称。照准部主要由竖轴、望远镜、竖直度盘、读数设备、照准部水准管和光学对中器等组成。 （1）竖轴照准部的旋转轴称为仪器的竖轴。通过调节照准部制动螺旋和微动螺旋，可以控制照准部在水平方向上的转动。 （2）望远镜望远镜用于瞄准目标。另外为了便于精确瞄准目标，经纬仪的十字丝分划板与水准仪的稍有不同，如图3-3所示。 图3-3 经纬仪的十字丝分划板 望远镜的旋转轴称为横轴。通过调节望远镜制动螺旋和微动螺旋，可以控制望远镜的上下转动。 望远镜的视准轴垂直于横轴，横轴垂直于仪器竖轴。因此，在仪器竖轴铅直时，望远镜绕横轴转动扫出一个铅垂面。 （3）竖直度盘竖直度盘用于测量垂直角，竖直度盘固定在横轴的一端，随望远镜一起转动。 （4）读数设备读数设备用于读取水平度盘和竖直度盘的读数。
第二章CCD成像原理简介 2.1 光电跟踪技术简介 光电跟踪系统的组成框图如图3-1所示，从独立功能单体上分主要由激光测距仪、电视跟踪仪、红外跟踪仪组成；从功能模块分主要有传感器模块、转台及测角和信息处理单元组成。其中电视摄像仪、红外热像仪和激光测距主机为传感器模块，激光信息处理机、图像跟踪处理器、伺服控制和信息管理机为信息处理单元。 图2-1 光电跟踪系统组成框图 光电跟踪系统信息处理采用融合技术。在光电跟踪系统中，信息管理机、电视/红外图像跟踪处理器、激光信息处理机和伺服控制为信息处理单元。信息管理机既负责光电跟踪系统和火控台之间信息的交换，又负责光电跟踪系统内部各信息处理单元之间的信息融合和数据交流;图像跟踪处理器进行电视/红外跟踪仪的图像跟踪信息处理;激光信息处理机是激光测距仪的指控中心和数据处理中心;伺服控制系统实现伺服机动系统的调度。 2.2 CCD成像原理简介 CCD全称为电藕合器件，是英文Charge Couple Device的缩写。它是70年代发展起来的一种以电藕合包形式存储和传输信息的新型半导体器件，是目前应用较多的图像采集装置。用CCD摄像机采集可以采集灰度图，当光源的光照射到场景中的物体上后，物体所反射的光先由CCD接受并进行光电转化，所得到的电信号再经量化就可形成空间和幅度均离散化的灰度图。图像的空间分辨率主要由CCD摄像机里图像采集矩阵中光电感受单元的尺寸和排列所决定，而灰度图的幅度分辨率主要由对电信号进行量化所使用的级数所决定。 至今，CCD摄像仪己从实验室研究走向实际应用阶段，在航空航天、卫星侦察、遥感遥测、天文测量、传真、静电复印、非接触工业测量、光学图像处理等领域都得到了广泛的应用。目前世界上所有极轨和地球静止气象卫星在可见光和红外波段的成像遥感器都采用某种
一、实验目的与要求 1、认识DJ6、DJ2光学经纬仪的基本结构及主要部件的名称和作用。 2、掌握DJ6、DJ2光学经纬仪的基本操作和读数方法。 3、掌握用DJ6、DJ2光学经纬仪按方向观测法（全圆方向观测法）测水角的方法及记录、计算方法，了解各项限差要求及检核。 4、掌握用DJ6光学经纬仪观测垂直角的方法（中丝法）。 二、实验原理与方案 1、人员组织: 第10实验小组由7人组成，每轮实验设置：观测员1人、记录员1人，机动人员5人。 2、仪器设备: DJ6、苏一光DJ2经纬仪各l台、记录板1块、测伞1把、记录手簿1本（附记录板）、木桩1根、水泥钉1枚、2B铅笔2、粉笔1支。 3、实验原理： （1）水平角观测原理如图3-1所示。空间两直线OA和OB相交于点O，将点A、O、B沿铅垂线方向投影到水平面上，得相应投影点A′O′B′，水平线O′A′和O′B′夹角β即是过两方向线所做铅垂面夹角—水平角。经纬仪水平度盘上的读数a和b，则水平角β为两读数之差： β=b-a 图3-1 （2）全圆方向观测法原理如图3-2所示。方向观测法是在一测回内把测站上所有观测方向，先盘左位置依次观测，再盘右位置依次观测，取盘左盘右平均值作为各方向的观测值。如图测站点O周围有待测目标A、B、C，选A作为起始方向。用盘左顺时针旋转照准部，依次照准A、B、C、A，读取观测值，称为上半测回；然后纵转望远镜，改用右盘逆时针旋转照准部，依次照准A、C、B、A并读数，称为下半测回。上、下半测回合起来称为一个测回。
图3-2 （3）垂直角观测原理如图3-3所示。垂直角是在同一铅垂面内某目标方向的视线与水平线的夹角a，其范围为0°～±90°，图中Z A、Z A为A、B方向的天顶距读数。用经纬仪望远镜找准目标A、B，由垂直度盘读数减去水平线在度盘上的度数，即可得到垂直角。 如图3-3 三、实验内容与步骤 （一）安置仪器 1、对中整平（锤球对中） （1）将三脚架调整到合适高度，张开三脚架安置在测站点O上方，在脚架的连接螺旋上挂上锤球，如果锤球尖离标志中心太远，可固定一脚移动另外两脚，或将三脚架整体平移，使锤球尖大致对准测站点标志中心，并注意使架头大致水平，然后将三脚架的脚尖踩入土中。 （2）将经纬仪从箱中取出，用连接螺旋将经纬仪安装在三脚架上。调整脚螺旋，使圆水准器气泡居中。 （3）若锤球尖偏离测站点标志中心，可旋松连接螺旋，在架头上移动经纬仪，使锤球尖精确对中测站点标志中心，然后旋紧连接螺旋。 2、精确整平对中 （1）转动照准部，使水准管平行于任意一对脚螺旋的连线，两手同时向内或向外转动这两个脚螺旋，使气泡居中，注意气泡移动方向始终与左手大拇指移动方向一致； （2）将照准部转动90°，转动第三个脚螺旋，使水准管气泡居中。
光电跟踪测量仪器的设计及研究现状 2012年 5 月
目录 摘要 (1) 第一章前言 (1) 1.1天文望远镜 (1) 1.2靶场光测设备 (1) 1.3光电跟踪仪 (1) 第二章光电跟踪测量仪器的整体设计内容 (2) 2.1目标信息通道（光、电传感器）的设计 (2) 2.1.1目标信息通道的配置 (2) 2.1.2光学设计 (2) 2.1.3结构设计 (4) 2.1.4记录介质和图像传感器的选择 (4) 2.1.5图像处理、存储和显示 (4) 2.1.6作用距离分析 (5) 2.2跟踪架的设计 (5) 2.3电控回路的设计 (5) 2.4控制管理的设计 (6) 2.5其它设计内容 (6) 第三章光电跟踪测量仪器的光学系统 (6) 3.1应用的光学器件及原理 (6) 3.2探测器的光学系统原理 (8) 第四章光电跟踪测量仪器的光电传感系统 (8) 4.1光电传感系统的基本原理 (8) 4.2光电传感系统的国内外研究现状 (9) 4.2.1国外研究现状 (9) 4.2.2国内研究现状 (9) 第五章光电跟踪测量仪器的国内外研究现状 (9)
摘要 光电跟踪测量仪器集合了光机电技术于一体，主要应用航空航天观测设备、武器制导、及靶场光电测量仪器等领域。本文首先详细介绍了光电跟踪测量仪器的整体设计内容，然后主要阐述了其中的光学系统与光电传感系统的基本原理及发展现状，最后简要介绍了光电跟踪测量仪器在一些领域的研究现状。 关键词：光电跟踪测量光学系统光电传感系统 第一章前言 一般光电跟踪测量系统用来实施空间目标的精确位置测量，其广泛应用于制导武器、航空航天观测设备以及靶场光电测量仪器等领域，按其应用领域基本上可以分为以下三类： 1.1天文望远镜 用于天文观测和天文测量，也就是用它来观察和测量天体。天文望远镜一般焦距很长，视场较小，跟踪速度和加速度很小，但测量精度要求很高。 1.2靶场光测设备 主要用于弹道测量，从其发展历史来看，是应靶场弹道测量，特别是火箭、导弹弹道测量的需要形成其独有的一类综合光学精密仪器。最早期的是电影经纬仪，随着现代技术的发展，已经形成了装备有电视、红外、和激光跟踪测量，电影记录的光电跟踪经纬仪。在发展过程中应卫星业务运行和管理的需要，发展出了深空网概念。 这一类仪器焦距较长，视场也不大，跟踪速度和加速度要求愈来愈高，但其跟踪精度和测量精度要求极高。 1.3光电跟踪仪 光电跟踪仪主要用来为火器指示目标，给出目标空间位置信息。由于电子对抗的发展，雷达信号往往受到强有力的干扰，而影响到整个火控系统的有效性，因此愈来愈多的火控系统装置有光电跟踪仪，作为雷达的补充，同时还可以提高对目标指示的精度。
浅谈光电跟踪系统ATP技术 【摘要】光电跟踪成像系统，不管是应用在何种场合，只要是对运动目标进行成像，都有捕获、跟踪和瞄准(ATP)的要求。在确定ATP的性能要求之前，首先要明确ATP的基本概念。不管是捕获、跟踪或瞄准，都存在不确定性的、随机因素，即都存在一个捕获概率、跟踪概率和脑准概率的问题。本文详细介绍了ATP技术在空间光通信系统中的重要性,对ATP系统的结构、工作原理以及关键技术指标进行了重点研究。 【关键词】光电跟踪系统;ATP;跟踪和瞄准 0.引言 空间光通信正是以其传输码率高、功耗低、抗干扰能力强等一系列优点而发展起来的一项高新技术,各国都非常重视对空间光通信的研究工作。而窄的激光发射光束导致了光束对准中许多技术上的挑战,对捕获、跟踪和瞄准(Acquisition、Tracking、Pointing-ATP)技术的研究也就显得尤其重要。 1.跟踪和瞄准误差 捕获，捕获定义为在预计的目标可能存在的区域(一般称为不确定区域)对所需要目标的识别；跟踪，跟踪定义为仪器祝轴〔Los)相对目标祝抽的晃动。跟踪的目的在于稳定仪器的祝抽，使级踪误差和动态向应性能满足规定的指标；瞄准(Pointing)，瞄准定义为仪器视抽相对目标视轴的平均取向。瞄准的目的在于使仪器祝轴和目标视轴之间误差(平均伯差和标准偏差)满足瞄准精度指标。 跟踪误差和瞄准误差如果都是以仪器视轴为参考的话，则它们都包含系统误差(误差平均值m)和随机误差(RMS值)。两者的误差源是不同的，根据光电跟踪系统的用途不同，对系统误差和随机误差的要求侧重点有所不同。对于测量应用，要求随机误差尽可能小，因为它们是不能修正的，会直接影响测角误差，而系统误差是可以修正的。对于激光光束瞄准应用，如空间激光通信、激光定向武器等，要求系统误差尽可能小，同时随机误差也尽可能小，以使仪器视铀为中心的发射激光束最大能量密度瞄准目标。为此，常常采用复合轴伺服系统结构工作原理。这种系统实质上是在跟踪回路基础上又加一个瞄准回路，对跟踪回路误差进一步校正，使仪器视轴和目标视轴之间的误差进一步减小。复合铀伺服系统中的瞄准回路一般是在光学望远镜主光学系统光路中，插入一个快速定位反射镜，通过瞄准回路的伺服控制改变发射激光光束的方向，使它更准确的瞄准目标。由于跟踪误差和瞄准误差中，都包含有随机误差成分，所以，它们都可以看做是随机变量。对于随机变量，可以用它们的杨卒密度和概率来描述它们的统计特性和用误差的平均值与标准偏差来描述它们的数值特征。应该指出，在捕获、跟踪和瞄准之间并没有一个严格明确的界限。捕获的任务在于在预计的目标可能存在的区域内从背景中识别出所需要的目标，同时，它还有粗跟踪的任务，即识别出目标以后将目标引入跟踪视场，以便转入跟踪工作方式。在跟踪和由准之间也没有严格明确的界限，有时，把瞄准叫做精跟踪。 2.光电跟踪系统ATP性能要求 2.1捕获性能要求 对于ATP光电系统，捕获的要求是显而易见的，不能成功地、及时地捕获到目标，就使光电系统的所有其他功能不能发挥。对于捕获撮基本的性能要求是捕获横串和捕获时间两项性能指标。由于面阵CCD具有高灵敏度和简空间分辨
1、HR—右旋（顺时针）水平角，HL—左旋（逆时针）水平角。 2、经纬仪的操作步骤（光学对中法） 1 、架设仪器： 将经纬仪放置在架头上，使架头大致水平，旋紧连接螺旋。 2 、对中： 目的是使仪器中心与测站点位于同一铅垂线上。可以移动脚架、旋转脚螺旋使对中标志准确对准测站点的中心。 3 、整平： 目的是使仪器竖轴铅垂，水平度盘水平。根据水平角的定义，是两条方向线的夹角在水平面上的投影，所以水平度盘一定要水平。 粗平：伸缩脚架腿，使圆水准气泡居中。 检查并精确对中：检查对中标志是否偏离地面点。如果偏离了，旋松三角架上的连接螺旋，平移仪器基座使对中标志准确对准测站点的中心，拧紧连接螺旋。 精平：旋转脚螺旋，使管水准气泡居中。 4 、瞄准与读数： ①目镜对光：目镜调焦使十字丝清晰。 ②瞄准和物镜对光：粗瞄目标，物镜调焦使目标清晰。注意消除视差。精瞄目标。 ③读数： 调整照明反光镜，使读数窗亮度适中，旋转读数显微镜的目镜使刻划线清晰，然后读数。现在很多都是使用全站仪，全站仪的使用（以拓普康全站仪为例进行介绍）介绍: （1）测量前的准备工作 1）电池的安装（注意：测量前电池需充足电） ①把电池盒底部的导块插入装电池的导孔。
②按电池盒的顶部直至听到“咔嚓”响声。 ③向下按解锁钮，取出电池。 2）仪器的安置。 ①在实验场地上选择一点，作为测站，另外两点作为观测点。 ②将全站仪安置于点，对中、整平。 ③在两点分别安置棱镜。 3）竖直度盘和水平度盘指标的设置。 ①竖直度盘指标设置。 松开竖直度盘制动钮，将望远镜纵转一周（望远镜处于盘左，当物镜穿过水平面时），竖直度盘指标即已设置。随即听见一声鸣响，并显示出竖直角。 ②水平度盘指标设置。 松开水平制动螺旋，旋转照准部360，水平度盘指标即自动设置。随即一声鸣响，同时显示水平角。至此，竖直度盘和水平度盘指标已设置完毕。注意：每当打开仪器电源时，必须重新设置和的指标。 4）调焦与照准目标。 操作步骤与一般经纬仪相同，注意消除视差。 （2）角度测量 1）首先从显示屏上确定是否处于角度测量模式，如果不是，则按操作转换为距离模式。2）盘左瞄准左目标A，按置零键，使水平度盘读数显示为0°00′00〃，顺时针旋转照准部，瞄准右目标B，读取显示读数。 3）同样方法可以进行盘右观测。 4）如果测竖直角，可在读取水平度盘的同时读取竖盘的显示读数。 （3）距离测量 1）首先从显示屏上确定是否处于距离测量模式，如果不是，则按操作键转换为坐标模式。2）照准棱镜中心，这时显示屏上能显示箭头前进的动画，前进结束则完成坐标测量，得出距离，HD为水平距离，VD为倾斜距离。 （4）坐标测量 1）首先从显示屏上确定是否处于坐标测量模式，如果不是，则按操作键转换为坐标模式。2）输入本站点O点及后视点坐标，以及仪器高、棱镜高。
用经纬仪测量视距及高差的步骤及方法 淮安供电公司市郊农电葛进进 一、三脚架架设操作步骤及方法 1、架设前，先把三脚架的三条腿拉出张开，三脚架的高度和测量者的下巴高度相等，然后钮紧。 2、对准被测物的方向，将三脚架有前支架支在标桩前向两脚处（约50cm），再把后两脚左右分开，使支架底盘中点能对准地面上的标桩，并尽量让三脚架的底座大概水平，然后将两脚支好。 3、三脚架架好后，打开经纬仪箱，左手抓住仪器支架，右手托住仪器底部，放在三脚架上，并使仪器架底座的方向与三脚架座的方向一致，旋上下面的旋钮。（注意：未旋上旋钮前，左手不能松开仪器） 1、经纬仪对中时，双手握住三脚架两面左右支架，前后左右移动，目光通过光学对中器（可以向外拉或旋转，来调节清楚）寻找中心桩，（可将脚放在中心桩处）进行对中。(中心桩在前向前移动，中心桩在后向后移动，中心桩在左向右移动，中心桩在右向左移动。) 2、光学对中器对准中心桩后，将三个支架用脚轻踩一下。 三、经纬仪整平的操作步骤及方法 1 2、粗整平：用微调整三角支架升降使仪器圆水准器的水泡调至居中；方法：可用精整平的方法，用长条水准管两次来调整圆水准器的水泡。 调整水平泡的技巧：如果水泡在水准器中心的左边，则三脚架螺旋逆时针转，如果在右边，则顺时针转。 3、精整平：精调调整仪器三脚螺旋旋钮，使横向水准管的水泡居中。 精调的方法： 第一步，仪器支架与前面两个三脚螺旋旋钮调致平行后，用两手同时向内或向外慢慢旋转前面两个三脚螺旋旋钮，使水准管水泡调到中央； 第二步，把仪器旋转90度。使仪器支架与第三个三脚螺旋旋钮在一直线上，调整第三个三脚螺旋旋钮，向内或向外慢慢旋转，使水准管水泡调到中央， 以上二步骤反复进行，直至横向水准管的水泡全部居中为止。 四、测量视距 1、对中、整平以后，把望远镜对向被测目标，旋转目镜调焦手轮（靠近眼的黑旋钮），使十字线清晰。 2、把望远镜上的光学瞄准器准星大致对准被测点，转动望远镜上望远镜调焦手轮（远离眼的银色旋钮）使被测点使远处测量物最清晰，并在十字线附近。 3、经纬仪瞄准目标后，锁紧水平制动手轮。再转动望远镜的水平微动旋钮（最下面侧过来的大银色旋钮）使望远镜中的十字线的中线靠近标尺。 4、旋紧度盘和望远镜上的制动螺旋（在正面靠近读数显微镜旁，三个最上面的小银色旋钮），再转动度盘和望远镜上的垂直微动旋钮（中间的黑皮旋钮）来调节中丝，让中丝大约对准备1.3米~1.5米， 5、打开右侧上面的采光镜，关下面的采光镜。
光电跟踪系统中位移传感器的作用 调焦单元作为大型光电跟踪系统的重要组成部分，不仅对调焦的精度有着严格要求，工作环境以及调焦机构的体积也是设计时需要考虑的重要因素，因此对小型宽温调焦单元的研究有着重要的工程实用价值。目前望远镜自动调焦技术主要有两种，一种是测距法自动调焦，另一种是基于图像评价函数的自动调焦。不论采取哪种调焦技术，都离不开位置传感器。它的外形体积、检测精度和温度适应性在很大程度上决定着整个调焦单元的性能。 有研究工作者按照目前国内外位移传感器的现状和发展趋势，通过对比各种位移传感器的优缺点，得出电感式位移传感器检测精度高、体积小，且工作温度范围大，同时非接触测量的工作原理使得它物理寿命无限长，可用于环境适应性、可靠性要求苛刻的精密测量中，明确了选用电感式位移传感器作为研究对象。 然后分析Sanseer差动电感式位移传感器的分类和测量原理，并对其输入/输出特性以及噪声来源加以分析。针对该传感器输出信号中随机噪声对测量精度的直接影响，重点开展了信号滤波算法的研究，对比了限幅滑动平均滤波算法和卡尔曼滤波算法，并在此基础上对传感器性能进行了测试和补偿，大大提高了传感器的检测精度。 接着设计了基于LDR型电感式位移传感器的自动调焦机构，针对调焦控制器微型化、可移植、接口灵活的要求搭建了以DSPFPGA为主控制器的硬件实验平台，对硬件平台中各个部件的选型和功能进行了阐述，设计了对光栅尺和电感式位移传感器两路位移数据进行同步采集的软件流程，并从检测精度、工作温度等方面横向对比电感式位移传感器和其他类别位移传感器的性能。 深圳市申思测控技术有限公司，专业致力于传感器技术研发、设计、生产制造和销售为一体的高科技企业。公司主营产品为LVDT位移传感器、电涡流位移传感器、非接触式位移传感器、接触式位移传感器、拉绳式位移传感器、直线位移传感器、高精度位移传感器、差动式位移传感器、电阻式位移传感器、磁致伸缩液位传感器、电容式液位传感器、电感
相交于一点的两方向线在水平面上的垂直投影所形成的夹角，称为水平角。水平角一般 用β表示，角值范围为0o～360 o。 如图所示，A、O、B是地面上任意三个点，OA和OB两条方向线所夹的水平角，即为 OA和OB垂直投影在水平面H上的投影O1A1和O1B1所构成的夹角β。 如图所示，可在O点的上方任意高度处，水平安置一个带有刻度的圆盘，并使圆盘中心在过O点的铅垂线上；通过OA和OB各作一铅垂面，设这两个铅垂面在刻度盘上截取的读 数分别为a和b，则水平角β的角值为：β= b - a 用于测量水平角的仪器，必须具备一个能置于水平位置度盘，且水平度盘的中心位于水平角顶点的铅垂线上。仪器上的望远镜不仅可以在水平面内转动，而且还能在竖直面内转动。经纬仪就是根据上述基本要求设计制造的测角仪器。
在同一铅垂面内，观测视线与水平线之间的夹角，称为垂直角，又称倾角，用α表示。其角值范围为0o～±90o。如图所示，视线在水平线的上方，垂直角为仰角，符号为正（+α）；视线在水平线的下方，垂直角为俯角，符号为负（-α）。 垂直角测量原理：同水平角一样，垂直角的角值也是度盘上两个方向的读数之差。如图所示，望远镜瞄准目标的视线与水平线分别在竖直度盘上有对应读数，两读数之差即为垂直角的角值。所不同的是，垂直角的两方向中的一个是水平方向。无论对哪一种经纬仪来说，视线水平时的竖盘读数都应为90o的倍数，所以，测量垂直角时，只要瞄准目标读出竖盘读数，即可计算出垂直角。 1.经纬仪简介 经纬仪可以分为光学经纬仪和电子经纬仪，光学经纬仪采用光学度盘，借助光学放大和光学测微器读数的一种经纬仪；电子经纬仪的轴系、望远镜和制动、微动构件和光学经纬仪类似，它与光学经纬仪的根本区别在于用于微处理机控制的电子测角系统代替光学读数系统，能自动显示测量数据。 电子经纬仪测角系统有编码读盘测角系统和光栅读盘侧角系统。在光学玻璃读盘的径向上均匀地刻制明暗相等的等角距细线条就构成光栅度盘。 经纬仪总体分为三部分基座、水平度盘和照准部。 1．主要用于平面控制测量、精密工程测量。 2．图根控制测量测量、一般工程测量。
1．什么叫水平角?经纬仪为什么能测出水平角? 2．经纬仪上有几对制动与微动螺旋?它们各起什么作用? 3．光学经纬仪有何优点?试述DJ6级光学经纬仪分微尺读数的方法。 4．测量水平角时为什么要对中?如图3.34所示，测量∠ABC(90o)，设对中时在∠ABC的分角线上偏离了5mm，已知AB的距离为100m，BC的距离80m。试问，因对中误差而引起的角度误差是多少? A B 5mm H C 图3.34水平角测量对中误差 5．测量水平角时，为什么要整平? 试述经纬仪整平的步骤。 6．观测水平角时，水平度盘的起始读数要为0o00′00"，应该怎样操作？7．怎样正确瞄准目标？ 8．什么叫竖直角?测量水平角与测量竖直角有何不同?为什么在读取竖直度盘读数时要求竖盘指标水准管气泡居中? 9．整理下列用测回法观测水平角的记录(表3.5)。 表3.5 测站竖 盘 位 置 目 标 水平度盘读数半测回角值一测回角值 各测回平均 角值o' " o' " o' " o' " 练习题
第 一 测回 O 左 右 1 2 1 2 0 78 180 258 0 48 00 49 00 54 03 0 第 二 测回 O 左 右 1 2 1 2 90 168 270 348 00 48 00 49 00 56 04 01 10．怎样确定竖直角的计算公式? 11．整理下列垂直角观测记录(表3.6)，并分析有无竖盘指标差。 12．经纬仪应满足的几何条件是什么? 13．观测水平角时，为什么要求用盘左、盘右观测?盘左、盘右观测取平均值能否消除水平度盘不水平造成的误差? 14．在检验视准轴垂直于横轴时，为什么目标要选择得与仪器同高?在检验横轴垂直于竖轴时，为什么目标要选择得较高?上述两项检校的顺序可否颠倒? 15．电子经纬仪有哪些功能，与光学经纬仪的主要区别是什么？ 测站 目标 竖 盘位 置 水平度盘读数 半测回角值 指标 一测回角值 o ' " o ' " o ' " o ' " O 1 左 72 18 12 右 287 42 00 O 2 左 96 32 48 右 263 27 30